JP3475480B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the sameInfo
- Publication number
- JP3475480B2 JP3475480B2 JP06422794A JP6422794A JP3475480B2 JP 3475480 B2 JP3475480 B2 JP 3475480B2 JP 06422794 A JP06422794 A JP 06422794A JP 6422794 A JP6422794 A JP 6422794A JP 3475480 B2 JP3475480 B2 JP 3475480B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- electrode active
- positive electrode
- mixed
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は非水電解液二次電池及び
その製造方法に関し、特に正極活物質の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same, and more particularly to improvement of a positive electrode active material.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、種々の電子機器の飛躍的進歩とと
もに、それに対応すべく長時間便利にかつ経済的に使用
できる電源として再充電可能な二次電池の研究が進めら
れている。2. Description of the Related Art In recent years, along with the breakthrough of various electronic devices, rechargeable secondary batteries have been researched as a power source that can be used conveniently and economically for a long time in response to the rapid progress.
【0003】代表的な二次電池としては、鉛蓄電池,ア
ルカリ蓄電池,リチウム二次電池(非水電解液二次電
池)等が知られている。このうち特に、リチウム二次電
池は、高出力,高エネルギー密度等の利点を有してい
る。Lead storage batteries, alkaline storage batteries, lithium secondary batteries (non-aqueous electrolyte secondary batteries) and the like are known as typical secondary batteries. Among them, the lithium secondary battery has advantages such as high output and high energy density.
【0004】このリチウム二次電池は、リチウムイオン
を可逆的にドープ・脱ドープ可能な正極と負極、そして
リチウム塩が非水溶媒に溶解されてなる非水電解液とか
ら構成される。This lithium secondary battery comprises a positive electrode capable of reversibly doping and dedoping lithium ions, a negative electrode, and a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent.
【0005】一般に、電解液としては、プロピレンカー
ボネートのような非プロトン性有機溶媒にリチウム塩を
溶解させた溶液が使用される。Generally, a solution prepared by dissolving a lithium salt in an aprotic organic solvent such as propylene carbonate is used as the electrolytic solution.
【0006】また、負極活物質としては、金属リチウ
ム,リチウム合金の他、リチウムのドープ・脱ドープが
可能なリチウム吸蔵物質,例えば導電性高分子、炭素材
料や金属酸化物等の層状化合物が用いられる。As the negative electrode active material, in addition to metallic lithium and lithium alloys, lithium storage materials capable of doping and dedoping lithium, such as conductive polymers, layered compounds such as carbon materials and metal oxides are used. To be
【0007】正極活物質には、金属酸化物,金属硫化
物,あるいはポリマーなどが用いられる。具体的には、
TiS2,MoS2,NbSe2,V2O5などの非含リチ
ウム化合物や既にリチウムを含有しているリチウム複合
酸化物が提案されている。As the positive electrode active material, a metal oxide, a metal sulfide, a polymer or the like is used. In particular,
Non-lithium-containing compounds such as TiS 2 , MoS 2 , NbSe 2 , V 2 O 5 and lithium composite oxides already containing lithium have been proposed.
【0008】このうちリチウム複合酸化物は安価な原料
から生産されるといった利点を有し、特にスピネル構造
を持つLiMn2 O4 は、以下のような正極活物質とし
て優れた特性を有している。Among them, the lithium composite oxide has an advantage that it is produced from an inexpensive raw material, and particularly LiMn 2 O 4 having a spinel structure has the following excellent characteristics as a positive electrode active material. .
【0009】まず、LiMn2 O4 はリチウムを引き抜
くことにより対Liで約4Vの高電位を示す。このた
め、上記リチウム二次電池の正極に用いた場合に高いエ
ネルギー密度が期待できる〔Journal of t
he Electrochemical societ
y,137,769(1990)〕。First, LiMn 2 O 4 exhibits a high potential of about 4 V against Li by extracting lithium. Therefore, a high energy density can be expected when it is used for the positive electrode of the lithium secondary battery [Journal of t
he Electrochemical societ
y, 137, 769 (1990)].
【0010】ここで、4V程度の電位域で使用する場
合、電池の充放電サイクルは負極にLiがドープされる
充電過程から開始される。このため、例えば負極活物質
として炭素質材料のようなリチウム吸蔵物質を用いた場
合でも、電池組立て前に予め負極にリチウムを吸蔵させ
ておく必要はなく、その分製造工程も簡略化できる。Here, when used in a potential range of about 4 V, the charging / discharging cycle of the battery starts from the charging process in which the negative electrode is doped with Li. Therefore, for example, even when a lithium storage material such as a carbonaceous material is used as the negative electrode active material, it is not necessary to store lithium in the negative electrode in advance before battery assembly, and the manufacturing process can be simplified accordingly.
【0011】また、負極活物質として用いられる炭素質
材料等は、通常、ドープされても脱ドープされない不可
逆なリチウム容量を有しており、これによって電池容量
が損失する。一方、LiMn2 O4 は、電気化学的ある
いは化学的手法によってLiをドープできることが報告
されており、これによってLi組成比を1以上、すなわ
ちLi1+x Mn2 O4 (但し、x>0)なる組成にもっ
ていくことができる。したがって、上記炭素質材料の不
可逆容量を見越してLiMn2 O4 にLiをドープして
おけば、この不可逆容量が埋め合わされ、十分な電池容
量が得られることになる。Further, the carbonaceous material or the like used as the negative electrode active material usually has an irreversible lithium capacity which is not dedoped even when doped, which causes a loss of battery capacity. On the other hand, it has been reported that LiMn 2 O 4 can be doped with Li by an electrochemical method or a chemical method, whereby the Li composition ratio is 1 or more, that is, Li 1 + x Mn 2 O 4 (where x> 0 ). Therefore, if LiMn 2 O 4 is doped with Li in anticipation of the irreversible capacity of the carbonaceous material, the irreversible capacity is compensated, and a sufficient battery capacity can be obtained.
【0012】さらに、LiMn2 O4 は、Fe,Crな
どの金属元素を固溶することで可逆性を良好なものとす
ることができ、リチウム二次電池でしばしば問題となる
充放電の繰り返しに伴った容量低下を小さく抑えること
ができる。Further, LiMn 2 O 4 can have good reversibility by forming a solid solution with a metal element such as Fe or Cr, and can be repeatedly charged and discharged, which is often a problem in lithium secondary batteries. It is possible to suppress the accompanying decrease in capacity.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、LiM
n2 O4 は、このように多くの利点を有するものの、例
えば同様に正極活物質として用いられているLiCoO
2 に比べて真密度が低く、且つ小粒径である。このた
め、電極を構成したときに、電極嵩密度が小さくなり、
体積当たりのエネルギーが十分に上げられないといった
欠点がある。However, the LiM
Although n 2 O 4 has many advantages as described above, for example, LiCoO, which is also used as a positive electrode active material, is used.
Compared to 2 , the true density is low and the particle size is small. Therefore, when the electrode is configured, the bulk density of the electrode becomes small,
There is a drawback that the energy per volume cannot be raised sufficiently.
【0014】さらに、原料は安価であるが、低温で焼成
すると粒径が微細化してしまうため、焼成温度を700
℃以上,場合によっては850℃程度の高温にしなけれ
ばならず、その面でコストがかかる。このため、原料の
安さが生産コストの低減に十分に繋がらないといった不
都合もある。Further, although the raw material is inexpensive, the firing temperature is 700 because the grain size becomes fine when fired at a low temperature.
The temperature must be higher than ℃, and in some cases as high as 850 ℃, which is costly. For this reason, there is also a disadvantage that the low cost of raw materials does not lead to a sufficient reduction in production cost.
【0015】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、高い電位が得られる,可
逆性に優れる,Li含有量を負極の不可逆容量に合わせ
て補償できるといった特性を有するとともに嵩密度が高
く、しかも安価な原料を用いて低い焼成温度で生成でき
る正極活物質を実現し、エネルギー密度及び充放電サイ
クル特性に優れるとともに生産性の高い非水電解液二次
電池及びその製造方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and it is possible to obtain a high potential, have excellent reversibility, and compensate the Li content in accordance with the irreversible capacity of the negative electrode. It has a high bulk density, and realizes a positive electrode active material that can be produced at a low firing temperature by using an inexpensive raw material, and has high energy density and charge / discharge cycle characteristics and a highly productive non-aqueous electrolyte secondary battery, and It is an object to provide a manufacturing method thereof.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、LiMn2 O
4 の原料組成物にバナジウム化合物を少量添加し、これ
を焼成して得られたリチウムマンガン複合酸化物を正極
活物質として用いることで、正極活物質の電極嵩密度お
よび生産性を改善せしめんとするものである。そのポイ
ントは、LiMn2 O4 の性質を保ったまま体積当たり
の活物質充填量の向上、生成時の焼成温度の低下を実現
することである。The present invention is directed to LiMn 2 O.
By adding a small amount of a vanadium compound to the raw material composition of 4 , and using the lithium manganese composite oxide obtained by firing this as a positive electrode active material, it is possible to improve the electrode bulk density and productivity of the positive electrode active material. To do. The point is to improve the filling amount of the active material per volume and to lower the firing temperature at the time of formation while maintaining the properties of LiMn 2 O 4 .
【0017】すなわち、本発明の非水電解液二次電池
は、正極活物質がLixAyMn2−yO4(但し、A
はFe,Crのいずれかであり、xは0.9≦x≦2.
2、yは0<y<0.4である)なる組成のリチウムマ
ンガン複合酸化物とバナジウム化合物との混合焼成物で
あり、負極活物質が炭素質材料であることを特徴とする
ものである。That is, in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the positive electrode active material is Li x A y Mn 2-y O 4 (however, A
Is either Fe or Cr, and x is 0.9 ≦ x ≦ 2.
2, y is a mixed fired product of a lithium manganese composite oxide having a composition of 0 <y <0.4) and a vanadium compound, and the negative electrode active material is a carbonaceous material. .
【0018】また、Lix Ay Mn2-y O4 は、初期の
Liの組成比xが0.9≦x≦2.2、充電時のLiの
組成比xがx<0.5であることを特徴とするものであ
る。さらに、正極活物質中にバナジウム化合物が、Vと
Mnの原子比V/Mnが0.001〜0.05となるよ
うな割合で混在していることを特徴とするものである。In Li x A y Mn 2-y O 4 , the initial Li composition ratio x is 0.9 ≦ x ≦ 2.2, and the Li composition ratio x during charging is x <0.5. It is characterized by being. Further, the present invention is characterized in that the vanadium compound is mixed in the positive electrode active material in a ratio such that the atomic ratio V / Mn of V and Mn is 0.001 to 0.05.
【0019】さらにまた、本発明の非水電解液二次電池
の製造方法は、正極活物質にLixAyMn2−yO4
(但し、AはFe,Crのいずれかであり、xは0.9
≦x≦2.2、yは0<y<0.4である)なる組成の
リチウムマンガン複合酸化物とバナジウム化合物との混
合物を熱処理することで生成する混合焼成物を用い、負
極活物質に炭素質材料を用いることを特徴とするもので
ある。Furthermore, according to the method of manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, Li x A y Mn 2-y O 4 is used as the positive electrode active material.
(However, A is either Fe or Cr, and x is 0.9.
≦ x ≦ 2.2, y is 0 <y <0.4), and a mixed calcined product produced by heat-treating a mixture of a lithium manganese composite oxide having a composition of 0 <y <0.4 is used as a negative electrode active material. It is characterized by using a carbonaceous material.
【0020】本発明の非水電解液二次電池では、正極活
物質として、Lixn2O4またはLixMn2O4の
Mnの一部がFe,Crに置換されたかたちのリチウム
マンガン複合酸化物,すなわちLixAyMn2−yO
4(但し、AはFe,Crのいずれかであり、xは0.
9≦x≦2.2、yは0<y<0.4である)なる組成
式で表されるリチウムマンガン複合酸化物と、バナジウ
ム化合物の混合焼成物を使用する。これは、以下の知見
からである。In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, as the positive electrode active material, lithium manganese in the form of Li x n 2 O 4 or Li x Mn 2 O 4 in which a part of Mn is replaced by Fe and Cr. composite oxide, i.e. Li x A y Mn 2-y O
4 (however, A is either Fe or Cr, and x is 0.
9 ≦ x ≦ 2.2, y is 0 <y <0.4), and a mixed fired product of a lithium manganese composite oxide represented by a composition formula and a vanadium compound is used. This is based on the following findings.
【0021】まず、LiMn2 O4 は、原料が安価であ
るとともに正極として高い電位が得られる,電気化学的
あるいは化学的手法によりLiをドープすることがで
き、これによってLi含有量を大きくできる等といった
利点を有するとともに、異種金属元素を固溶させること
で特性が改善されるとの報告が多くなされている。First, LiMn 2 O 4 is inexpensive as a raw material, can obtain a high potential as a positive electrode, and can be doped with Li by an electrochemical or chemical method, whereby the Li content can be increased. In addition to the advantages described above, there are many reports that characteristics are improved by solid-dissolving a different metal element.
【0022】例えば、LiMn2 O4 を生成するに際し
て、その原料組成物にCo,Cr,Fe等の化合物を数
パーセントから20パーセント程度混合し、焼成すると
単一層の化合物が得られ、この化合物において可逆性の
改善が見られるとの報告がある。しかし、バナジウム化
合物については、これをLiMn2 O4 の原料組成物に
添加しても単一層の化合物を得るのは困難で、Fe等の
化合物を添加した場合のような特性の改善には繋がらな
いとされている。For example, when LiMn 2 O 4 is produced, a compound such as Co, Cr, Fe or the like is mixed with the raw material composition at a rate of from several percent to 20 percent, and baked to obtain a single layer compound. It has been reported that the reversibility is improved. However, with regard to vanadium compounds, it is difficult to obtain a compound of a single layer even if it is added to the raw material composition of LiMn 2 O 4 , which leads to the improvement of characteristics as in the case of adding compounds such as Fe. It is said that there is no.
【0023】そこで、本発明者等が、このバナジウム化
合物を添加する場合について少量範囲に限って詳細に検
討したところ、このバナジウム化合物をLiMn2 O4
の原料組成物に添加することで、生成物の粒子径が非常
に大きくなるという事実を見い出した。Then, the inventors of the present invention have made a detailed study in the case of adding the vanadium compound only in a small amount range, and found that the vanadium compound is LiMn 2 O 4
It was found that the particle size of the product becomes very large by adding it to the raw material composition.
【0024】すなわち、バナジウム化合物をLiMn2
O4 の原料組成物に少量添加した混合物を焼成して得ら
れた生成物についてX線回折スペクトルを観測すると、
LiMn2 O4 と同一位置のピークの他に、小さなピー
クが認められる。これは、生成物中にLiMn2 O4 以
外に少量の不純物が混在しており、当該生成物は単一層
の化合物ではないことを意味している。That is, the vanadium compound is replaced with LiMn 2
When an X-ray diffraction spectrum of a product obtained by firing a mixture of a small amount of O 4 added to the raw material composition is observed,
A small peak is observed in addition to the peak at the same position as LiMn 2 O 4 . This means that a small amount of impurities are mixed in the product other than LiMn 2 O 4 , and the product is not a single-layer compound.
【0025】しかし、この不純物の混在は、意外にも充
放電特性に悪影響を及ぼさず、むしろ不純物を混在して
生成されたLiMn2 O4 は単独のLiMn2 O4 に比
べて粒子径が大きく、電極の嵩密度を高くできるといっ
た好結果を招く。However, the mixture of impurities does not have a bad influence on the charge and discharge characteristics, and LiMn 2 O 4 produced by mixing the impurities has a larger particle diameter than that of LiMn 2 O 4 alone. This brings about a good result that the bulk density of the electrode can be increased.
【0026】また、バナジウム化合物をLiMn2 O4
の原料組成物に添加して焼成した場合、これが粒径を大
きくするように作用することから、焼成温度を比較的低
温に設定した場合でも粒径が微細化しない。このため、
焼成温度をLiMn2 O4 の原料組成物のみを焼成する
場合よりも焼成温度を低く設定できる。Further, the vanadium compound is replaced with LiMn 2 O 4
When it is added to the raw material composition and fired, it acts so as to increase the particle size, so that the particle size does not become fine even if the firing temperature is set to a relatively low temperature. For this reason,
The firing temperature can be set lower than when firing only the raw material composition of LiMn 2 O 4 .
【0027】本発明において、正極活物質としてLiM
n2 O4 とバナジウム化合物の混合焼成物を用いたの
は、このようなバナジウム化合物の混在による効果を狙
ったためである。In the present invention, LiM is used as the positive electrode active material.
The reason why the mixed calcined product of n 2 O 4 and the vanadium compound was used was to aim at the effect of such a mixture of the vanadium compound.
【0028】すなわちLixn2O4またはLixMn
2O4のMnの一部がFe,Crに置換されたかたちの
リチウムマンガン複合酸化物,すなわちLixAyMn
2−yO4(但し、AはFe,Crのいずれかであり、
xは0.9≦x≦2.2、yは0<y<0.4である)
なる組成式で表されるリチウムマンガン複合酸化物とバ
ナジウム化合物の混合焼成物は、LiMn2O4の正極
活物質としての優れた特性を維持したまま、バナジウム
化合物を混在して焼成されることによって、大粒径とな
っている。また、その粒径は焼成温度を比較的低く設定
した場合でも微細化することがない。したがって、これ
を正極活物質として正極を構成することにより、嵩密度
の大きな電極が得られる。その結果、非水電解液二次電
池の、体積当たりのエネルギーの向上,生産コストの低
減に大きく貢献することになる。That is, Li x n 2 O 4 or Li x Mn
A lithium manganese composite oxide in which a part of Mn of 2 O 4 is replaced with Fe and Cr, that is, Li x A y Mn
2-yO 4 (where A is either Fe or Cr,
x is 0.9 ≦ x ≦ 2.2 and y is 0 <y <0.4)
A mixed calcined product of the lithium manganese composite oxide and the vanadium compound represented by the following composition formula is calcined by mixing the vanadium compound while maintaining excellent characteristics of LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material. , Has a large particle size. Further, the particle size does not become fine even when the firing temperature is set relatively low. Therefore, by using this as a positive electrode active material to form a positive electrode, an electrode having a large bulk density can be obtained. As a result, the non-aqueous electrolyte secondary battery greatly contributes to improvement of energy per volume and reduction of production cost.
【0029】なお、ここで特にリチウムマンガン複合酸
化物としてMnの一部がFe,Crに置換したかたちの
Lix Mn2 O4 を用いると、電極の可逆性が改善さ
れ、充放電特性が向上する。この場合、Fe,Crの組
成比yは0.4未満とすることが好ましい。When Li x Mn 2 O 4 in which a part of Mn is replaced with Fe and Cr is used as the lithium manganese composite oxide, reversibility of the electrode is improved and charge / discharge characteristics are improved. To do. In this case, the composition ratio y of Fe and Cr is preferably less than 0.4.
【0030】また、上記リチウムマンガン複合酸化物
は、電池組み込み前に予めLiをドープしておき、負極
の不可逆容量相当分のLiを補償しておいても良い。リ
チウムマンガン複合酸化物にLiをドープする方法とし
ては、次のような方法がある。
(1)リチウムマンガン複合酸化物とリチウムを組み合
わせて有機電解質中で放電を行うことによって、リチウ
ムマンガン複合酸化物にリチウムを電気化学的にドープ
する方法
(2)リチウムマンガン複合酸化物をリチウム化試薬
(例えばn−ブチルリチウム,ナフチル−リチウム)と
反応させることによって、リチウム複合酸化物を化学的
にドープする方法。
である。The lithium-manganese composite oxide may be doped with Li in advance before assembling into a battery to compensate for Li corresponding to the irreversible capacity of the negative electrode. As a method of doping Li into the lithium manganese composite oxide, there are the following methods. (1) A method of electrochemically doping lithium-manganese composite oxide with lithium by performing discharge in an organic electrolyte by combining lithium-manganese composite oxide and lithium (2) Lithium-manganese composite oxide as a lithiation reagent (For example, n-butyllithium, naphthyl-lithium) to chemically dope the lithium composite oxide. Is.
【0031】Liを予備ドープしておくことを含めて、
上記リチウムマンガン複合酸化物のLiの組成比xは
0.9≦x≦2.2とすることが望ましい。但し、この
組成比範囲は電池に充放電を行う前の初期の状態を想定
したものである。Liが正極から脱ドープされる充電時
にはLi組成比xはO.5未満にまで減少することが望
ましい。Including pre-doping with Li,
It is desirable that the Li composition ratio x of the lithium manganese composite oxide be 0.9 ≦ x ≦ 2.2. However, this composition ratio range assumes the initial state before charging and discharging the battery. During charging when Li is dedoped from the positive electrode, the Li composition ratio x is 0. It is desirable to reduce it to less than 5.
【0032】一方、リチウムマンガン複合酸化物に混在
させるバナジウム化合物としては、Vを含むものであれ
ば良く、V2 O5 等の酸化物あるいは水酸化物,硝酸
塩,炭酸塩,硫酸塩等を用いることができる。On the other hand, the vanadium compound mixed in the lithium-manganese composite oxide may be any compound containing V, and oxides such as V 2 O 5 or hydroxides, nitrates, carbonates, sulfates and the like are used. be able to.
【0033】なお、バナジウム化合物の混在量は、正極
活物質中のVとMnの原子比V/Mnが0.001〜
0.05となるような割合とすることが望ましい。V/
Mn比が0.001を下回る場合には効果が不足し、逆
に0.05を越えた場合にはバナジウム化合物が電池の
充放電容量に影響を及ぼす虞れがある。The amount of vanadium compound mixed is such that the atomic ratio V / Mn of V and Mn in the positive electrode active material is 0.001 to 0.001.
It is desirable to set the ratio to be 0.05. V /
When the Mn ratio is less than 0.001, the effect is insufficient, and when it exceeds 0.05, the vanadium compound may affect the charge / discharge capacity of the battery.
【0034】以上のようなリチウムマンガン複合酸化物
とバナジウム化合物の混合焼成物は、リチウムマンガン
複合酸化物の原料組成物と上記に例示したバナジウム化
合物を混合し、焼成することで生成される。The mixed and burned material of the lithium-manganese composite oxide and the vanadium compound as described above is produced by mixing the raw material composition of the lithium-manganese composite oxide and the vanadium compound exemplified above and firing the mixture.
【0035】ここで、リチウムマンガン複合酸化物の原
料組成物としては、LiMn2 O4を生成する場合には
Mn2 O3 等のマンガン化合物とLiOH,LiCO3
等のリチウム化合物の混合物が用いられる。また、Li
Mn2 O4 にFeやCrが固溶したかたちのリチウムマ
ンガン複合酸化物を生成する場合には、上記LiMn 2
O4 の原料組成物にさらにFe2 O3 等のFe化合物,
Cr2 O3 等のCr化合物を混合した混合物が用いられ
る。Here, the source of the lithium manganese composite oxide is
As the composition of the composition, LiMn2OFourTo generate
Mn2O3Manganese compounds such as LiOH, LiCO3
A mixture of lithium compounds such as Also, Li
Mn2OFourLithium matrix in the form of solid solution of Fe and Cr
In the case of forming a gangan complex oxide, the above-mentioned LiMn 2
OFourFe in the raw material composition of2O3Fe compounds such as
Cr2O3A mixture of Cr compounds such as
It
【0036】本発明では、以上のように正極活物質とし
てリチウムマンガン複合酸化物とバナジウム化合物の混
合物を用いるが、負極活物質,非水電解液としては通常
リチウム二次電池に用いられているものがいずれも使用
可能である。In the present invention, the mixture of the lithium manganese composite oxide and the vanadium compound is used as the positive electrode active material as described above, but the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte that are usually used in lithium secondary batteries. Can be used.
【0037】負極活物質としては、リチウムのドープ・
脱ドープが可能な炭素質材料を用いる。他には、例えば
導電性高分子や金属酸化物の層状化合物等も用いられ
る。As the negative electrode active material, lithium doping /
A carbonaceous material that can be dedoped is used. Besides, for example, a conductive polymer or a layered compound of a metal oxide may be used.
【0038】また、電解液としてはLiPF6 ,LiB
F4 ,LiAsF6 ,LiClO4,LiCF3 SO3
等のリチウム塩を、炭酸エチレン,炭酸プロピレン,γ
−ブチロラクトンの単独、あるいはこれらに炭酸ジエチ
ル,炭酸ジメチル,炭酸メチルエチル,1,2−ジメト
キシエタン等を混合した混合溶媒に溶解してなるものが
用いられる。Further, as the electrolytic solution, LiPF 6 , LiB
F 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3
Lithium salt such as ethylene carbonate, propylene carbonate, γ
-Butyrolactone alone or dissolved in a mixed solvent of diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, etc. is used.
【0039】[0039]
【作用】LixAyMn2−yO4(但し、AはFe,
Crのいずれかであり、xは0.9≦x≦2.2、yは
0<y<0.4である)なる組成のリチウムマンガン複
合酸化物の原料組成物と、バナジウム化合物の混合物を
焼成すると、バナジウム化合物が生成物の粒径を大きく
するように作用し、焼成温度を比較的低く設定した場合
でも、粒径の大きなリチウムマンガン複合酸化物がバナ
ジウム化合物を混在したかたちで生成される。Function: Li x A y Mn 2-y O 4 (where A is Fe,
Which is either Cr, x is 0.9 ≦ x ≦ 2.2, and y is 0 <y <0.4) and a mixture of a vanadium compound. Upon firing, the vanadium compound acts to increase the particle size of the product, and even when the firing temperature is set relatively low, lithium manganese composite oxide with a large particle size is produced in the form of mixed vanadium compounds. .
【0040】この生成物を正極活物質として電極を構成
すると、正極活物質の粒径が大きいので嵩密度が高く体
積当たりのエネルギーの高い電極が獲得される。When an electrode is formed by using this product as a positive electrode active material, an electrode having a large bulk density and a high energy per volume is obtained because the positive electrode active material has a large particle size.
【0041】[0041]
【実施例】本発明の好適な実施例について実験結果に基
づいて説明する。なお、実施例1−1,比較例1−1,
比較例1−2及び実施例1−2はLiMn2 O4 を正極
活物質の主成分とする例であり、実施例2−1及び比較
例2−1はLiMn1.8 Fe0.2 O4 、実施例3−1及
び比較例3−1はLiMn1.8 Cr0.2 O4 をそれぞれ
正極活物質の主成分とする例である。EXAMPLES Preferred examples of the present invention will be described based on experimental results. In addition, Example 1-1, Comparative Example 1-1,
Comparative Example 1-2 and Example 1-2 are examples in which LiMn 2 O 4 is the main component of the positive electrode active material, and Example 2-1 and Comparative Example 2-1 are LiMn 1.8 Fe 0.2 O 4 and Example. 3-1 and Comparative Example 3-1 are examples in which LiMn 1.8 Cr 0.2 O 4 is the main component of the positive electrode active material.
【0042】実施例1−1 まず、正極を以下のようにして作製した。 Example 1-1 First, a positive electrode was prepared as follows.
【0043】Mn2 O3 ,LiOH及びV2 O5 を、モ
ル比が1:1:0.02となるような量で秤量し、よく
混合した。そして、この混合物を、空気中、温度650
℃で8時間加熱した。Mn 2 O 3 , LiOH and V 2 O 5 were weighed in amounts such that the molar ratio was 1: 1: 0.02 and mixed well. Then, this mixture is heated in air at a temperature of 650.
Heated at ° C for 8 hours.
【0044】得られた生成物について、X線回折スペク
トルを観測したところ、スピネル型LiMn2 O4 に由
来するピークのほかに小さな不純物ピークが認められ
た。Observation of the X-ray diffraction spectrum of the obtained product revealed a small impurity peak in addition to the peak derived from spinel type LiMn 2 O 4 .
【0045】この生成物を正極活物質とし、導電剤とし
てのグラファイト、結着剤としてのポリテトラフルオロ
エチレンと、85:10:5の重量比で混合し、このう
ち65mgをニッケル網集電体とともにコンプレッショ
ン成型することで外径15.5mmの円盤状の正極を作
製した。This product was used as a positive electrode active material, and graphite as a conductive agent and polytetrafluoroethylene as a binder were mixed in a weight ratio of 85: 10: 5, and 65 mg of this was mixed to obtain a nickel net current collector. Together with compression molding, a disk-shaped positive electrode having an outer diameter of 15.5 mm was produced.
【0046】負極材料は次のようにして得た。石油ピッ
チを、酸素含有率10%になるまで架橋した後、不活性
ガス中、温度500℃で5時間保持し、炭化物を得た。
これを粉砕した後、不活性ガス中、温度1200℃で1
時間熱処理することで負極活物質を得た。この負極活物
質とポリテトラフルオロエチレンを重量比9:1で混合
し、そのうち200mgをニッケル網集電体とともに外
径15.5mmの円盤状にコンプレッション成型した。
そして、この円盤状の成型体を、Liを対極として非水
電解液中でカソード電解し、60mAh相当分のLiを
ドープし、負極とした。The negative electrode material was obtained as follows. After cross-linking petroleum pitch until the oxygen content became 10%, the temperature was kept at 500 ° C. for 5 hours in an inert gas to obtain a carbide.
After crushing this, the temperature is set to 1200 ° C in an inert gas to
A negative electrode active material was obtained by heat treatment for a period of time. This negative electrode active material and polytetrafluoroethylene were mixed at a weight ratio of 9: 1, and 200 mg of the mixture was compression-molded together with a nickel net current collector into a disk shape having an outer diameter of 15.5 mm.
Then, this disk-shaped molded body was subjected to cathodic electrolysis in a nonaqueous electrolytic solution with Li as a counter electrode, and was doped with Li in an amount corresponding to 60 mAh to obtain a negative electrode.
【0047】以上のようにして作製された正極と、負
極、セパレータとなるポリプロピレン多孔膜、炭酸エチ
レンと炭酸ジエチルが1:1なる容量比で混合された混
合溶媒にLiPF6 が1mol/lなる濃度で溶解され
てなる非水電解液を用いてコイン型の電池を組み立て
た。The positive electrode prepared as described above, the negative electrode, the polypropylene porous film serving as the separator, and the mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 had a concentration of LiPF 6 of 1 mol / l. A coin-type battery was assembled using the non-aqueous electrolyte solution dissolved in.
【0048】そして、この電池に対して、1mAの定電
流で4.5Vまで充電した後、3Vまで放電させるとい
った充放電サイクルを繰り返し行うことで充放電特性を
調べた。その結果を図1に示す。なお、放電容量は、正
極活物質1g当たりの容量で示した。The charge-discharge characteristics of this battery were examined by repeating a charge-discharge cycle of charging it to 4.5 V with a constant current of 1 mA and then discharging it to 3 V. The result is shown in FIG. The discharge capacity is indicated by the capacity per 1 g of the positive electrode active material.
【0049】一方、上述の如くMn2 O3 ,LiOH及
びV2 O5 の混合物を焼成して得られた生成物をポリテ
トラフルオロエチレンと95:5の重量比で混合した。
そして、そのうち1gを秤量し、コンプレッション成型
することで外径15.5mm,表面積1.89cm2 の
円盤状とし、厚みを計測した。この厚みから次式に基づ
いて嵩密度を求めた結果、3.28g/cm3 であっ
た。On the other hand, the product obtained by firing the mixture of Mn 2 O 3 , LiOH and V 2 O 5 as described above was mixed with polytetrafluoroethylene in a weight ratio of 95: 5.
Then, 1 g thereof was weighed and compression-molded to form a disk shape having an outer diameter of 15.5 mm and a surface area of 1.89 cm 2 , and the thickness was measured. The bulk density obtained from this thickness based on the following equation was 3.28 g / cm 3 .
【0050】 嵩密度=1/厚さ(cm)×表面積(cm2 )Bulk density = 1 / thickness (cm) × surface area (cm 2 )
【0051】比較例1−1
以下のようにして生成された生成物を正極活物質に用い
ること以外は実施例1−1と同様にしてコイン型電池を
作成し充放電特性を調べるとともに、正極活物質のポリ
テトラフルオロエチレンと混合したときの嵩密度を求め
た。 Comparative Example 1-1 A coin-type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material. The bulk density when mixed with the active material polytetrafluoroethylene was determined.
【0052】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 とLiOHを、原子比が1:
1となるような量で秤量し、よく混合した。そして、こ
の混合物を、空気中、温度650℃で8時間加熱した。
このようにして得られた生成物を正極活物質として使用
した。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, the atomic ratio of Mn 2 O 3 and LiOH is 1 :.
The amount was adjusted to 1 and mixed well. Then, this mixture was heated in air at a temperature of 650 ° C. for 8 hours.
The product thus obtained was used as the positive electrode active material.
【0053】電池の充放電特性を図1に示す。また、正
極活物質の嵩密度は3.03g/cm3 であった。The charge / discharge characteristics of the battery are shown in FIG. The bulk density of the positive electrode active material was 3.03 g / cm 3 .
【0054】比較例1−2
以下のようにして生成された生成物を正極活物質に用い
ること以外は実施例1と同様にしてコイン型電池を作成
し充放電特性を調べるとともに、正極活物質のポリテト
ラフルオロエチレンと混合したときの嵩密度を求めた。 Comparative Example 1-2 A coin type battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material, and the charge / discharge characteristics were examined. The bulk density when mixed with the polytetrafluoroethylene was determined.
【0055】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 とLiOHを、原子比が1:
1となるような量で秤量し、よく混合した。そして、こ
の混合物を、空気中、温度850℃で8時間加熱した。
このようにして得られた生成物を正極活物質として使用
した。電池の充放電特性を図1に示す。また、正極活物
質の嵩密度は3.15g/cm3 であった。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, the atomic ratio of Mn 2 O 3 and LiOH is 1 :.
The amount was adjusted to 1 and mixed well. Then, this mixture was heated in air at a temperature of 850 ° C. for 8 hours.
The product thus obtained was used as the positive electrode active material. The charge / discharge characteristics of the battery are shown in FIG. The bulk density of the positive electrode active material was 3.15 g / cm 3 .
【0056】まず、実施例1−1と比較例1−1,比較
例1−2で得られた正極活物質について、嵩密度を比較
すると、正極活物質を生成する際の原料組成物にバナジ
ウム化合物を添加した実施例1−1の正極活物質の嵩密
度は、3.28g/cm3 であり、バナジウム化合物は
用いないが焼成温度を650℃と同じに設定した比較例
1−1の正極活物質の嵩密度3.03g/cm3 と比べ
て格段に大きく、また焼成温度を850℃とそれより高
く設定した比較例1−2の正極活物質の嵩密度3.15
g/cm3 をも上回るものになっている。First, when the bulk densities of the positive electrode active materials obtained in Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 were compared, vanadium was used as the raw material composition for producing the positive electrode active material. The bulk density of the positive electrode active material of Example 1-1 to which the compound was added was 3.28 g / cm 3 , and the positive electrode of Comparative Example 1-1, in which the vanadium compound was not used but the firing temperature was set to 650 ° C. The bulk density of the positive electrode active material of Comparative Example 1-2, which is significantly higher than the bulk density of the active material of 3.03 g / cm 3 and the firing temperature is set to 850 ° C. and higher, is 3.15.
It even exceeds g / cm 3 .
【0057】また、図1に示す充放電特性を見ても、実
施例1−1の電池の充放電特性は、バナジウム化合物は
用いないが正極活物質の焼成温度を同じに設定した比較
例1−1の電池の場合に比べて良好であり、焼成温度を
それよりも高く設定した比較例1−2の電池の場合と同
等である。Also, looking at the charge / discharge characteristics shown in FIG. 1, the charge / discharge characteristics of the battery of Example 1-1 are those of Comparative Example 1 in which the vanadium compound is not used but the firing temperature of the positive electrode active material is set to be the same. -1 is better than that of the battery of Comparative Example 1-2 and is equivalent to that of the battery of Comparative Example 1-2 in which the firing temperature is set higher than that.
【0058】以上のことから、LiMn2 O4 の原料組
成物にバナジウム化合物を添加することは、焼成温度の
低温化を可能にするとともに、電極の嵩密度を高め、充
放電特性の向上を図る上で有効であることがわかる。From the above, the addition of the vanadium compound to the raw material composition of LiMn 2 O 4 makes it possible to lower the firing temperature, increase the bulk density of the electrode, and improve the charge / discharge characteristics. It turns out to be effective above.
【0059】実施例1−2
本実施例では、バナジウム化合物をLiMn2 O4 の原
料組成物に添加する際の添加量および焼成温度について
検討した。 Example 1-2 In this example, the addition amount and the firing temperature when the vanadium compound was added to the raw material composition of LiMn 2 O 4 were examined.
【0060】以下のようにして生成された生成物を正極
活物質に用いること以外は実施例1−1と同様にしてコ
イン型電池を作成し充放電特性を調べるとともに、正極
活物質のポリテトラフルオロエチレンと混合したときの
嵩密度を求めた。A coin type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material, and the charge / discharge characteristics were examined. The bulk density when mixed with fluoroethylene was determined.
【0061】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 ,LiOH及びV2 O5 を、
Mn2 O3 とLiOHのモル比が1:1,VのMnに対
する原子比V/Mnが0.001〜0.05となるよう
に、秤量し、よく混合した。そして、この混合物を、空
気中、各種温度で8時間加熱した。このようにして得ら
れた生成物を正極活物質として使用した。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, Mn 2 O 3 , LiOH and V 2 O 5 are
The Mn 2 O 3 and LiOH were weighed and mixed well so that the atomic ratio V / Mn to Mn with a molar ratio of 1: 1 and V was 0.001-0.05. Then, this mixture was heated in air at various temperatures for 8 hours. The product thus obtained was used as the positive electrode active material.
【0062】各正極活物質の嵩密度を表1に、電池の1
サイクル目の放電容量を表2に示す。The bulk densities of the positive electrode active materials are shown in Table 1.
Table 2 shows the discharge capacity at the cycle.
【0063】[0063]
【表1】 [Table 1]
【0064】[0064]
【表2】 [Table 2]
【0065】まず、表1を見てわかるように、正極活物
質の嵩密度は、いずれの焼成温度にした場合にも、原料
組成物のV/Mn比が大きくなるのに伴って増大する。First, as can be seen from Table 1, the bulk density of the positive electrode active material increases as the V / Mn ratio of the raw material composition increases at any firing temperature.
【0066】一方、表2を見ると、放電容量は、V/M
n比がある範囲内では,この範囲は焼成温度毎に異なる
が、V/Mn比の増大に伴って大きくなり、その範囲を
越えると減少変化を示すようになる。On the other hand, referring to Table 2, the discharge capacity is V / M.
Within a certain range of the n ratio, this range varies depending on the firing temperature, but increases as the V / Mn ratio increases, and when the n ratio exceeds the range, it decreases.
【0067】このことから、原料組成物に添加するバナ
ジウム化合物の添加量には最適値があることがわかる。
すなわち、バナジウム化合物をV/Mn比が本実施例の
ように0.001〜0.05となるような量で添加すれ
ば、いずれの焼成温度に設定した場合でも十分な放電容
量が得られる。From this, it is understood that the addition amount of the vanadium compound added to the raw material composition has an optimum value.
That is, if the vanadium compound is added in an amount such that the V / Mn ratio is 0.001 to 0.05 as in this example, a sufficient discharge capacity can be obtained regardless of the firing temperature.
【0068】実施例2−1
以下のようにして生成された生成物を正極活物質に用い
ること以外は実施例1−1と同様にしてコイン型電池を
作成し充放電特性を調べるとともに、正極活物質のポリ
テトラフルオロエチレンと混合したときの嵩密度を求め
た。 Example 2-1 A coin battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material, and the charge / discharge characteristics were examined. The bulk density when mixed with the active material polytetrafluoroethylene was determined.
【0069】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 ,Fe2 O3 ,LiOH及び
V2 O5 を、原子比が0.9:0.1:1:0.02と
なるような量で秤量し、よく混合した。そして、この混
合物を、空気中、温度650℃で8時間加熱した。この
ようにして得られた生成物を正極活物質として使用し
た。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , LiOH and V 2 O 5 were weighed in an amount such that the atomic ratio was 0.9: 0.1: 1: 0.02 and mixed well. Then, this mixture was heated in air at a temperature of 650 ° C. for 8 hours. The product thus obtained was used as the positive electrode active material.
【0070】電池の充放電特性を図2に示す。また、正
極活物質の嵩密度は3.32g/cm3 であった。The charge / discharge characteristics of the battery are shown in FIG. The bulk density of the positive electrode active material was 3.32 g / cm 3 .
【0071】比較例2−1
以下のようにして生成された生成物を正極活物質に用い
ること以外は実施例1−1と同様にしてコイン型電池を
作成し充放電特性を調べるとともに、正極活物質のポリ
テトラフルオロエチレンと混合したときの嵩密度を求め
た。 Comparative Example 2-1 A coin type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material, and the charge and discharge characteristics were examined. The bulk density when mixed with the active material polytetrafluoroethylene was determined.
【0072】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 ,Fe2 O3 及びLiOH
を、原子比が0.9:0.1:1となるような量で秤量
し、よく混合した。そして、この混合物を、空気中、温
度750℃で8時間加熱した。このようにして得られた
生成物を正極活物質として使用した。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 and LiOH
Were weighed in an amount such that the atomic ratio was 0.9: 0.1: 1 and mixed well. Then, this mixture was heated in air at a temperature of 750 ° C. for 8 hours. The product thus obtained was used as the positive electrode active material.
【0073】電池の充放電特性を図2に示す。また、正
極活物質の嵩密度は3.22g/cm3 であった。The charge / discharge characteristics of the battery are shown in FIG. The bulk density of the positive electrode active material was 3.22 g / cm 3 .
【0074】実施例2−1と比較例2−1で得られた正
極活物質について、嵩密度を比較すると、正極活物質を
生成する際の原料組成物にバナジウム化合物を添加した
実施例2−1の正極活物質の嵩密度は3.32g/cm
3 であり、バナジウム化合物は用いないが焼成温度を7
50℃とそれより高く設定した比較例2−1の正極活物
質の嵩密度3.22g/cm3 を上回るものになってい
る。Comparing the bulk densities of the positive electrode active materials obtained in Example 2-1 and Comparative Example 2-1, the vanadium compound was added to the raw material composition for producing the positive electrode active material. The positive electrode active material of No. 1 has a bulk density of 3.32 g / cm.
3 , the vanadium compound is not used, but the firing temperature is 7
The bulk density of the positive electrode active material of Comparative Example 2-1 set at 50 ° C. and higher was 3.22 g / cm 3 or more.
【0075】また、図2に示す充放電特性を見ても、実
施例2−1の電池の充放電特性は、正極活物質の焼成温
度をそれよりも高く設定した比較例2−1の電池の場合
と同等である。Also, looking at the charge / discharge characteristics shown in FIG. 2, the charge / discharge characteristics of the battery of Example 2-1 were the same as those of Comparative Example 2-1 in which the firing temperature of the positive electrode active material was set higher than that. Is equivalent to.
【0076】以上のことから、LiMn2 O4 にFeを
固溶させる系においても、原料組成物にバナジウム化合
物を添加することは、焼成温度の低温化を可能にすると
ともに、電極の嵩密度を高め、充放電特性の向上を図る
上で有効であることがわかる。From the above, even in a system in which Fe is solid-dissolved in LiMn 2 O 4 , adding a vanadium compound to the raw material composition makes it possible to lower the firing temperature and increase the bulk density of the electrode. It can be seen that this is effective in increasing the charge and discharge characteristics.
【0077】実施例3−1
以下のようにして生成された生成物を正極活物質に用い
ること以外は実施例1−1と同様にしてコイン型電池を
作成し充放電特性を調べるとともに、正極活物質のポリ
テトラフルオロエチレンと混合したときの嵩密度を求め
た。 Example 3-1 A coin battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material, and the charge / discharge characteristics were examined. The bulk density when mixed with the active material polytetrafluoroethylene was determined.
【0078】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 ,Cr2 O3 ,LiOH及び
V2 O5 を、モル比が0.9:0.1:1:0.02と
なるような量で秤量し、よく混合した。そして、この混
合物を、空気中、温度650℃で8時間加熱した。この
ようにして得られた生成物を正極活物質として使用し
た。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, the Mn 2 O 3, Cr 2 O 3, LiOH and V 2 O 5, the molar ratio of 0.9: 0.1: 1 were weighed in an amount such that 0.02, and mixed well. Then, this mixture was heated in air at a temperature of 650 ° C. for 8 hours. The product thus obtained was used as the positive electrode active material.
【0079】電池の充放電特性を図3に示す。また、正
極活物質の嵩密度は3.30g/cm3 であった。The charge / discharge characteristics of the battery are shown in FIG. The bulk density of the positive electrode active material was 3.30 g / cm 3 .
【0080】比較例3−1
以下のようにして生成された生成物を正極活物質に用い
ること以外は実施例1−1と同様にしてコイン型電池を
作成し充放電特性を調べるとともに、正極活物質のポリ
テトラフルオロエチレンと混合したときの嵩密度を求め
た。 Comparative Example 3-1 A coin-type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the product produced as described below was used as the positive electrode active material, and the charge / discharge characteristics were examined. The bulk density when mixed with the active material polytetrafluoroethylene was determined.
【0081】正極活物質の生成方法は以下の通りであ
る。すなわち、Mn2 O3 ,Cr2 O3 及びLiOH
を、原子比が0.9:0.1:1となるような量で秤量
し、よく混合した。そして、この混合物を、空気中、温
度750℃で8時間加熱した。このようにして得られた
生成物を正極活物質として使用した。The method for producing the positive electrode active material is as follows. That is, Mn 2 O 3 , Cr 2 O 3 and LiOH
Were weighed in an amount such that the atomic ratio was 0.9: 0.1: 1 and mixed well. Then, this mixture was heated in air at a temperature of 750 ° C. for 8 hours. The product thus obtained was used as the positive electrode active material.
【0082】電池の充放電特性を図3に示す。また、正
極活物質の嵩密度は3.24g/cm3 であった。The charge / discharge characteristics of the battery are shown in FIG. The bulk density of the positive electrode active material was 3.24 g / cm 3 .
【0083】実施例3−1と比較例3−1で得られた正
極活物質について、嵩密度を比較すると、正極活物質を
生成する際の原料組成物にバナジウム化合物を添加した
実施例3−1の正極活物質の嵩密度は3.30g/cm
3 であり、焼成温度を750℃とそれより高く設定した
比較例3−1の正極活物質の嵩密度3.24g/cm 3
を上回るものになっている。Positive values obtained in Example 3-1 and Comparative Example 3-1
Comparing the bulk densities of the polar active materials,
Vanadium compound was added to the raw material composition at the time of generation
The bulk density of the positive electrode active material of Example 3-1 is 3.30 g / cm.
3And the firing temperature was set to 750 ° C and higher.
Bulk density of positive electrode active material of Comparative Example 3-1 3.24 g / cm 3. 3
Has exceeded.
【0084】また、図3に示す充放電特性を見ても、実
施例3−1の電池の充放電特性は、正極活物質の焼成温
度をそれよりも高く設定した比較例3−1の電池の場合
と同等である。Also, looking at the charge-discharge characteristics shown in FIG. 3, the charge-discharge characteristics of the battery of Example 3-1 were the same as those of Comparative Example 3-1 in which the firing temperature of the positive electrode active material was set higher than that. Is equivalent to.
【0085】以上のことから、LiMn2 O4 にCrを
固溶させる系においても、原料組成物にバナジウム化合
物を添加することは、焼成温度の低温化を可能にすると
ともに、電極の嵩密度を高め、充放電特性の向上を図る
上で有効であることがわかる。From the above, addition of the vanadium compound to the raw material composition makes it possible to lower the firing temperature and to improve the bulk density of the electrode even in the system in which Cr is dissolved in LiMn 2 O 4 as a solid solution. It can be seen that this is effective in increasing the charge and discharge characteristics.
【0086】なお、本実施例は、負極として予めLiド
ープを行った炭素質材料を用いたコイン型電池の例であ
るが、本発明はこれに限るものではなく、負極にLiを
予めドープしていない炭素質材料を用いてもよく、電池
形状もコイン型に限らず、金属集電体の上に正負極活物
質を塗布しセパレータを介して巻き上げた筒型電池でも
よく、セパレータを介して積層したタイプでもよい。The present example is an example of a coin-type battery using a carbonaceous material that has been Li-doped in advance as the negative electrode, but the present invention is not limited to this, and the negative electrode is pre-doped with Li. Not using a carbonaceous material, the battery shape is not limited to the coin shape, and a cylindrical battery in which a positive and negative electrode active material is applied on a metal current collector and rolled up through a separator may be used. It may be a laminated type.
【0087】[0087]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、正極活物質としてLixAyMn2−yO
4(但し、AはFe,Crのいずれかであり、xは0.
9≦x≦2.2、yは0<y<0.4である)なる組成
のリチウムマンガン複合酸化物とバナジウム化合物の混
合焼成物を用い、負極活物質として炭素質材料を用い
る。混合焼成物は、正極としたときに高い電位が得られ
る、可逆性に優れる、またLi含有量を負極の不可逆容
量の合わせて補償できるといった特性を有するとともに
嵩密度が高く、しかも安価な原料を用いて低い焼成温度
で生成できる。したがって、非水電解液二次電池のエネ
ルギー密度及び充放電サイクル特性の向上,生産コスト
の低減に大きく貢献できる。As is clear from the above description, the present invention, Li x A y Mn 2- y O as the positive electrode active material
4 (however, A is either Fe or Cr, and x is 0.
9 ≦ x ≦ 2.2, y is 0 <y <0.4, and a lithium-manganese composite oxide and vanadium compound are mixed and fired, and a carbonaceous material is used as the negative electrode active material. The mixed calcined product has the characteristics that a high potential is obtained when it is used as a positive electrode, it has excellent reversibility, and that the Li content can be compensated in accordance with the irreversible capacity of the negative electrode, and the bulk density is high, and an inexpensive raw material is used. Can be used and produced at low firing temperatures. Therefore, it can greatly contribute to the improvement of the energy density and charge / discharge cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery and the reduction of the production cost.
【図1】LiMn2 O4 とV2 O5 を正極活物質とする
電池及びLiMn2 O4 のみを正極活物質とする電池の
充放電特性を併せて示す特性図である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing charge / discharge characteristics of a battery using LiMn 2 O 4 and V 2 O 5 as a positive electrode active material and a battery using only LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material.
【図2】LiMn1.8 Fe0.2 O4 とV2 O5 を正極活
物質とする電池及びLiMn1. 8 Fe0.2 O4 のみを正
極活物質とする電池の充放電特性を併せて示す特性図で
ある。[2] only LiMn 1.8 Fe 0.2 O 4 and V 2 cells and LiMn a O 5 and the positive electrode active material 1. 8 Fe 0.2 O 4 with characteristic diagram shown together charge and discharge characteristics of a battery that the cathode active material is there.
【図3】LiMn1.8 Cr0.2 O4 とV2 O5 を正極活
物質とする電池及びLiMn1. 8 Fe0.2 O4 のみを正
極活物質とする電池の充放電特性を併せて示す特性図で[3] only LiMn 1.8 Cr 0.2 O 4 and V 2 cells and LiMn a O 5 and the positive electrode active material 1. 8 Fe 0.2 O 4 with characteristic diagram shown together charge and discharge characteristics of a battery that the cathode active material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−84574(JP,A) 特開 平4−233169(JP,A) 特開 平6−140040(JP,A) 熊谷直昭 他,炭酸マンガン(MnC 03)からのリチウム含有Mn02−V205 複合酸化物の合成とその電気化学的特 性,電気化学協会第59回大会講演要旨 集,日本,社団法人電気化学協会,1992 年 3月19日,3J03,P.231 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/36 - 4/62 H01M 10/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-64-84574 (JP, A) JP-A-4-233169 (JP, A) JP-A-6-140040 (JP, A) Naoaki Kumagai, etc. Synthesis of lithium-containing Mn02-V205 composite oxide from manganese (MnC03) and its electrochemical characteristics, Proc. , 3J03, P.I. 231 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/36-4/62 H01M 10/40
Claims (3)
(但し、AはFe,Crのいずれかであり、xは0.9
≦x≦2.2、yは0<y<0.4である)なる組成の
リチウムマンガン複合酸化物とバナジウム化合物との混
合焼成物であり、且つ前記正極活物質中にバナジウム化
合物が、VとMnの原子比V/Mnが0.001〜0.
05となるような割合で混在され、負極活物質が炭素質
材料であることを特徴とする非水電解液二次電池。1. A positive electrode active material is Li x A y Mn 2-y O 4
(However, A is either Fe or Cr, and x is 0.9.
≦ x ≦ 2.2, y is 0 <y <0.4), and is a mixed calcined product of a lithium manganese composite oxide and a vanadium compound, and vanadium is formed in the positive electrode active material.
And the atomic ratio V / Mn of V and Mn is 0.001 to 0.
The non-aqueous electrolyte secondary battery , wherein the negative electrode active material is a carbonaceous material, and is mixed in such a ratio as to be 05 .
のLiの組成比xが0.9≦x≦2.2、充電時のLi
の組成比xがx<0.5であることを特徴とする請求項
1記載の非水電解液二次電池。Wherein said Li x A y Mn 2-y O 4 is the initial Li composition ratio x is 0.9 ≦ x ≦ 2.2, Li during charging
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the composition ratio x of x is <0.5.
(但し、AはFe,Crのいずれかであり、xは0.9
≦x≦2.2、yは0<y<0.4である)なる組成の
リチウムマンガン複合酸化物とバナジウム化合物とが混
合され、且つ前記バナジウム化合物が、VとMnの原子
比V/Mnが0.001〜0.05となるような割合で
混在された混合物を熱処理することで生成する混合焼成
物を用い、負極活物質に炭素質材料を用いることを特徴
とする非水電解液二次電池の製造方法。3. A positive electrode active material comprising Li x A y Mn 2-y O 4
(However, A is either Fe or Cr, and x is 0.9.
≦ x ≦ 2.2, y is 0 <y <0.4) and a vanadium compound are mixed.
And the vanadium compound is an atom of V and Mn
At a ratio such that the ratio V / Mn is 0.001 to 0.05.
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising using a mixed fired product produced by heat-treating a mixed mixture and using a carbonaceous material as a negative electrode active material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06422794A JP3475480B2 (en) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06422794A JP3475480B2 (en) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07272765A JPH07272765A (en) | 1995-10-20 |
JP3475480B2 true JP3475480B2 (en) | 2003-12-08 |
Family
ID=13252021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06422794A Expired - Fee Related JP3475480B2 (en) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3475480B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5858324A (en) * | 1997-04-17 | 1999-01-12 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Lithium based compounds useful as electrodes and method for preparing same |
CN1179437C (en) * | 1999-07-07 | 2004-12-08 | 昭和电工株式会社 | Positive plate active material, method for producing same, and secondary cell |
JP5611066B2 (en) * | 2011-01-20 | 2014-10-22 | 関東電化工業株式会社 | Positive electrode active material and manufacturing method thereof |
CN102163716A (en) * | 2011-03-16 | 2011-08-24 | 湖南美特新材料科技有限公司 | Modified spinel lithium manganate material and preparation method thereof as well as battery positive material comprising material |
KR20140089244A (en) | 2013-01-04 | 2014-07-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | Positive electrode composition for rechargable lithium battery, positive electrode prepared from the composition, and recharable lithium battery including the positive electrode |
EP4203104A4 (en) * | 2021-10-13 | 2023-06-28 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Positive electrode plate, and secondary battery, battery module, battery pack and electrical apparatus having same |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP06422794A patent/JP3475480B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
熊谷直昭 他,炭酸マンガン(MnC03)からのリチウム含有Mn02−V205複合酸化物の合成とその電気化学的特性,電気化学協会第59回大会講演要旨集,日本,社団法人電気化学協会,1992年 3月19日,3J03,P.231 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07272765A (en) | 1995-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6379842B1 (en) | Mixed lithium manganese oxide and lithium nickel cobalt oxide positive electrodes | |
US6814764B2 (en) | Method for producing cathode active material and method for producing non-aqueous electrolyte cell | |
JP3079343B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same | |
US20050208378A1 (en) | Negative active material and method for production thereof, non-aqueous electrolyte secondary cell using the same | |
JPH08213015A (en) | Positive active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery | |
JP2002075364A (en) | Positive electrode active material, its manufacturing method, nonaqueous electrolyte battery, and manufacturing method of battery | |
JP2002117833A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2002110162A (en) | Positive electrode active material and nonaqueous electrolytic battery | |
JPH0935715A (en) | Manufacture of positive electrode active material and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JPH0982325A (en) | Manufacture of positive active material | |
JP2003017060A (en) | Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte battery | |
KR101115416B1 (en) | Positive active material for rechargeable, method of preparing same, and rechargeable lithium battery including same | |
JP4032744B2 (en) | Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same | |
JP2004063422A (en) | Positive electrode active material and nonaqueous electrolytic battery | |
JP5026629B2 (en) | Positive electrode for non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery | |
JP3771846B2 (en) | Non-aqueous secondary battery and charging method thereof | |
JP3451763B2 (en) | Manufacturing method of positive electrode active material | |
JPH07211311A (en) | Nonaqueous-electrolyte secondary battery | |
KR101375326B1 (en) | Composite anode active material, method of preparing the same, anode and lithium battery containing the material | |
JPH09293508A (en) | Positive electrode material for lithium secondary battery, its manufacture and nonaqueous electrolyte secondary battery using it | |
JP4724911B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2004014472A (en) | Nonaqueous secondary battery | |
JPH08213014A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP3475480B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same | |
JPH0935712A (en) | Positive electrode active material, its manufacture and nonaqueous electrolyte secondary battery using it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030826 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080926 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |